JPH10104332A - 衛星航法装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のGLONASS 衛星航法装置では、データの
更新時を避けるためにライン１からデータの収集を開始
しライン４まで連続して収集する動作を行っているの
で、収集開始が遅れ、連続して受信できなければ収集で
きない。 【解決手段】 ライン１〜４のデータを受信する時間を
計測し、この間の時間をライン１のデータに含まれてい
る絶対時刻情報に基づいて絶対時刻に変換し、この間の
時刻に更新時刻が含まれていた場合、この更新時刻以前
に受信したラインのデータを廃棄し、更新時刻以降に受
信した前記廃棄したラインと同じラインのデータで補完
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はロシアのGLONASS 衛
星からの信号を受信し、測位情報を出力する衛星航法装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ロシアのGLONASS 衛星航法システムは、
米国の衛星航法システムであるＧＰＳシステムに類似し
たシステムであり、利用者の受信機で衛星から送信され
てくる航法データと呼ばれる情報を受信し、これらのデ
ータを用いて測位計算が行えるようになっている。この
航法データは、電波を送信している衛星自身の精密軌道
データや時刻情報などの集まりであるエフェメリスデー
タと、他の衛星の分まで含んだ全衛星の概略軌道データ
であるアルマナックデータとで構成されている。

【０００３】図１はGLONASS の航法データのフォーマッ
トを示す図である。図１に示す通り、GLONASS の航法デ
ータは、２秒間で送信されるラインと呼ばれるデータ群
を最小単位とし、１５個のラインでフレームが構成さ
れ、５個のフレームでスーパーフレームが構成されてい
る。このうちライン１〜ライン４がエフェメリスデー
タ、ライン５〜ライン１５がアルマナックデータであ
る。GLONASS 衛星は全部で２４個であるが、一つのフレ
ームでは５個の衛星のアルマナックデータしか表現でき
ないので、５個のフレームすなわちスーパーフレームを
使って、全ての衛星のアルマナックデータを送信してい
る。

【０００４】ライン１〜ライン４のエフェメリスデータ
は、測位計算を行う上で必須のデータであり、これがな
ければ測位計算を行うことができないが、一組のエフェ
メリスデータが４分割されてライン１〜ライン４に振り
分けられているので、利用者の受信機では１回の測位計
算を行うために、ライン１〜ライン４まで全て収集する
必要がある。GLONASS 衛星航法システムは、現在、エフ
ェメリスデータの更新を３０分毎に定期的に、例えば１
１時００分，１１時３０分，１２時００分，・・・と言
うように、絶対時間のｘｘ時間毎と、ｘｘ時３０分毎と
に更新を行っており、更新と更新の間の３０分間は同じ
エフェメリスデータが送信される。更新はフレームの切
り替わり目で行われるので、一つのフレーム内のエフェ
メリスデータの同一性は保証されているが、更新時点を
挟んだ隣り合う二つのフレームのエフェメリスデータは
互いに異なる。

【０００５】従ってエフェメリスデータを収集する際
に、例えば収集開始タイミングが、或るフレームのライ
ン３が送信されている時で、そのフレームからライン３
とライン４とが収集され、次のフレームでライン１とラ
イン２とが収集されたような場合、それらを合わせて一
つのエフェメリスデータが収集されることになるが、或
るフレームと次のフレームの途中でエフェメリスデータ
の更新が行われた場合、相異なる二種類のデータが混在
することになり、測位計算に致命的な誤差が発生する。

【０００６】米国のＧＰＳシステムのエフェメリスデー
タも、サブフレームと呼ばれるデータ単位３個に分割し
て送信されるが、ＧＰＳの場合は、各サブフレームのエ
フェメリスデータに発行番号が付いているので、別々の
時点に収集したサブフレームのエフェメリスデータで
も、発行番号を突き合わせることでそれらの同一性の検
証が行えるが、GLONASS の場合には、ＧＰＳの発行番号
に相当するエフェメリス基準時刻と呼ばれる情報が、ラ
イン２だけにしかないため上述のような問題が生じるこ
とになる。

【０００７】このような問題を避けるため、GLONASS 衛
星航法システムを利用する従来の衛星航法装置では、ラ
イン１〜ライン４が全て同一フレームから収集された場
合にのみ、エフェメリスデータの収集が成功したと見做
している。具体的には、例えばライン１が収集されるま
では、たとえライン２〜ライン４が収集できたとして
も、それらのデータは捨て去り、ライン１が収集されて
から３０秒の間に、ライン２〜ライン４が全て収集され
た場合にのみ、収集成功と見做すようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにGLONASS
衛星航法システムを利用する従来の衛星航法装置では、
ライン１が収集できるまでは、たとえ他のライン２〜ラ
イン４が収集できたとしても、それらのデータを捨て去
っているので、必然的にデータの収集開始が遅れる。ま
た収集したデータの利用効率という観点からも問題があ
る。さらに、エフェメリスデータを収集をするために
は、ライン１からライン４まで連続して収集する８秒間
は受信が途切れることが許されないため、例えば自動車
等に搭載して市街地を走行しながら使用する場合等に、
周囲の建物による信号の遮蔽が頻繁に発生して８秒間連
続して受信できないときは、何時までたってもエフェメ
リスデータの収集ができず、測位情報が出力できない等
の問題点があった。

【０００９】本発明はかかる問題点を解決するためにな
されたものであり、エフェメリスデータの収集を早く開
始でき、且つ受信中断の多い状況下でも効率良くデータ
が収集できるGLONASS 衛星航法システムを利用した衛星
航法装置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の衛星航法装置
は、衛星から送信される航法データのライン１，２，
３，４のデータを受信して一対のエフェメリスデータを
得るGLONASS 衛星航法システムを利用する衛星航法装置
において、ライン１，２，３，４のデータを受信する時
間を計測し、この間の時間をライン１のデータに含まれ
ている絶対時刻情報に基づいて絶対時刻に変換し、この
間の時刻に予め定められたエフェメリスデータの更新時
刻が含まれていた場合、この更新時刻以前に受信したラ
インのデータを廃棄し、更新時刻以降に受信した前記廃
棄したラインと同じラインのデータで補完して一対のエ
フェメリスデータを得て測位計算を行うことを特徴とす
る。

【００１１】具体的な構成としては、受信した航法デー
タのライン１，２，３，４のそれぞれのデータを各々記
憶するデータ記憶手段と、時刻情報を得るための時計
と、この時計の時刻に基づいて前記各ラインのデータを
収集した時刻を各々記憶する時刻記憶手段と、前記ライ
ン１，２，３，４の全てが収集された時に各ライン間の
データ収集時刻差を計算する手段と、ライン１に情報と
して含まれるフレーム先頭時刻と各ライン間のデータ収
集時刻差とから各々のラインのデータを収集した絶対時
刻を計算する手段と、各ラインのデータを収集した絶対
時刻のうち、最古の時刻と最新の時刻とを抽出し予め定
められているGLONASS のエフェメリスデータ更新時刻が
これら最古と最新の時刻の間に入っているか否かを比較
する手段と、エフェメリスデータ更新時刻が間に入って
ない場合に、ライン１，２，３，４のデータを一対のエ
フェメリスデータとしエフェメリスデータ更新時刻が間
に入っている場合に更新時刻以前に収集されたデータを
廃棄し更新時刻以降に収集されたデータで補完して一対
のエフェメリスデータとて記憶する手段とを備えたこと
を特徴とする。従って、ライン１〜４の何れからでもエ
フェメリスデータの収集を開始でき、且つエフェメリス
データ更新時刻が間に入っている場合でも、更新時刻以
降に収集されたデータを直ちに利用することがでるよう
になる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。図２は本発明の衛星航法装置の装置構
成の一実施形態を示すブロック図である。図において、
１はGLONASS 衛星からの航法データを受信するアンテ
ナ、２はラインデータ収集部で、受信されたGLONASS 航
法データから、ラインの境界を検出し、一つのラインの
データを収集する。３は受信機に内蔵される時計、４は
ライン番号判定部で、収集されたラインデータのライン
番号を判定する。５はライン１データ記憶部で、収集さ
れたラインがライン１と判定された場合に、そのライン
のデータを記憶する。６はライン１データ収集時刻記憶
部で、ライン１のデータの最後尾が収集された時刻を記
憶する。この時刻は受信機内蔵時計３の時刻を使用する
ので、誤差を含んでいる可能性があり、相対時刻として
扱う。７はフレーム先頭時刻記憶部で、ライン１のデー
タに含まれている現在送信中のフレームの先頭時刻情報
を記憶する。このフレーム先頭時刻は、３０秒単位・１
日周期の調整であり、GLONASS 衛星に搭載されている正
確な時計に基づく時刻であるので、絶対時刻として扱う
ことができる。

【００１３】８はライン２データ記憶部で、収集された
ラインがライン２と判定された場合に、そのラインのデ
ータを記憶する。９はライン２データ収集時刻記憶部
で、ライン２のデータの最後尾が収集された時刻を記憶
する。この時刻は受信機内蔵時計３の時刻を使用するの
で、誤差を含んでいる可能性があり、相対時刻として扱
う。１０はライン３データ記憶部で、収集されたライン
がライン３と判定された場合に、そのラインのデータを
記憶する。１１はライン３データ収集時刻記憶部で、ラ
イン３のデータの最後尾が収集された時刻を記憶する。
この時刻は受信機内蔵時計３の時刻を使用するので、同
様に誤差を含んでいる可能性があり、相対時刻として扱
う。１２はライン４データ記憶部で、収集されたライン
がライン４と判定された場合に、そのラインのデータを
記憶する。１３はライン４データ収集時刻記憶部で、ラ
イン４のデータの最後尾が収集された時刻を記憶する。
この時刻は受信機内蔵時計３の時刻を使用するので、同
様に誤差を含んでいる可能性があり、相対時刻として扱
う。

【００１４】１４はライン１〜４収集完了判定部で、ラ
イン１〜４のデータが４つとも収集されたか否かを判定
する。１５はライン収集相対時間計算部で、ライン１〜
４のデータが４つとも収集された時に、ライン２，３，
４の各データ収集時刻とライン１のデータ収集時刻の差
をそれぞれ計算する。ライン１〜４のデータ収集時刻
は、上述したように受信機内蔵時計の誤差を含んでいる
可能性があるが、ライン１〜４のデータ収集に要する時
間は通常数分以内であり、その間の内蔵時計の時刻変動
は無視できるので、内蔵時計の誤差は一定の時刻オフセ
ットと見做すことができる。ゆえにライン１〜４の何れ
のデータ収集時刻にも、同じ値の時刻オフセットが含ま
れることになるので、上述のように二つのラインのデー
タ収集時刻の差を取れば、時刻オフセットが相殺され、
正しい相対時間が得られる。

【００１５】１６はライン収集絶対時刻計算部で、ライ
ン収集相対時間計算部１５で求められた各ラインの相対
時刻にフレーム先頭時刻記憶部７で記憶しておいたフレ
ーム先頭時刻を加えて、各ラインの収集された絶対時刻
を求める。１７はエフェメリス更新時刻との比較部で、
１６で求められた各ラインの絶対時刻のうち、最も古い
時刻と最も新しい時刻とを選び、その二つの時刻の間
に、絶対時刻の毎時の０分・１５分・３０分・４５分の
タイミングが入っているか否かを比較する。毎時の０分
・１５分・３０分・４５分とは、エフェメリスの更新が
行われるタイミングである。最も古い時刻と最も新しい
時刻との間の時間は、エフェメリスデータを収集してい
た時間であり、この時間に予め定められたエフェメリス
の更新タイミングが入っている場合には、新旧のエフェ
メリスデータが混在して収集されたことになるので、エ
フェメリスデータの収集は出来なかったと判定する。逆
にエフェメリスの更新タイミングが入っていない場合に
は、エフェメリスデータの収集が行えたと判定する。

【００１６】GLONASS 衛星航法システムは、上述のよう
に現在、絶対時間の毎時０分と３０分とに、エフェメリ
スデータの更新を行っているので、０分と３０分の二つ
のタイミングがライン１〜ライン４までを収集する間の
時刻に含まれているか否かを比較するだけで良いが、GL
ONASS 航法データのエフェメリス基準時刻情報の単位が
１５分単位に定められていることを考慮すると、将来、
方式が変更されて１５分と４５分のタイミングに更新が
行われる可能性もあるので、上述のように１５分毎のタ
イミングと比較することとする。１８はエフェメリスデ
ータ記憶部で、エフェメリス更新時刻との比較部１７で
エフェメリスデータを収集できたと判定された場合に、
記憶しておいたライン１〜４のデータを合わせてエフェ
メリスデータとして記憶する。以上のようにして正確な
エフェメリスデータの収集を行う。

【００１７】１９は最古の収集ラインデータ廃棄部で、
エフェメリス更新時刻との比較部１７でエフェメリスデ
ータの収集が行えなかったと判定した場合に、記憶して
おいたライン１〜４のデータのうち、最も古い収集時刻
のラインのデータを廃棄し、再びラインデータ収集部２
によるデータ収集で上述の動作を続行する。すなわち廃
棄したラインのデータの補完を行う。最も古い収集時刻
のラインのデータだけを廃棄する理由は、次々に新しい
ラインデータが収集されるので、最も古いデータから順
番に廃棄して行けば、効率良くエフェメリスデータ収集
期間を、エフェメリス更新タイミングから外せるからで
あり、エフェメリスデータの収集が行えなかったからと
言って、ライン１〜４の全てのデータを廃棄する必要は
ないからである。

【００１８】

【発明の効果】以上述べたように本発明の衛星航法装置
は上述のような構成とすることにより、ライン１〜４の
何れからでもエフェメリスデータの収集を開始でき、従
来の装置のようにライン１が収集できるまでエフェメリ
スデータの収集が開始されないことによる収集開始遅れ
を防止できる。また、エフェメリスデータ更新時刻が間
に入っている場合でも、更新時刻以降に収集されたデー
タを利用することができるので、従来の装置のように８
秒間連続して受信できる機会がない場合でも一対のエフ
ェメリスデータの収集が行え、受信が中断されることに
よる測位計算の大幅な遅れを解消できる。さらに、エフ
ェメリスデータ更新時刻が間に入っている場合、更新さ
れたデータを直ちに利用できるため、測位精度を高める
ことができる等、データを有効に利用することができる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】GLONASS の航法データのフォーマットを示す図
である。

【図２】本発明の装置構成の一実施形態を示すブロック
図である。

【符号の説明】

１ アンテナ ２ ラインデータ収集部 ３ 時計 ４ ライン番号判定部 ５ ライン１データ記憶部 ６ ライン１データ収集時刻記憶部 ７ フレーム先頭時刻記憶部 ８ ライン２データ記憶部 ９ ライン２データ収集時刻記憶部 １０ ライン３データ記憶部 １１ ライン３データ収集時刻記憶部 １２ ライン４データ記憶部 １３ ライン４データ収集時刻記憶部 １４ ライン１〜４収集完了判定部 １５ ライン収集相対時間計算部 １６ ライン収集絶対時刻計算部 １７ エフェメリス更新時刻との比較部 １８ エフェメリスデータ記憶部 １９ 最古の収集ラインデータ廃棄部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 衛星から送信される航法データのライン
   １，２，３，４のデータを受信して一対のエフェメリス
   データを得るGLONASS 衛星航法システムを利用する衛星
   航法装置において、 ライン１，２，３，４のデータを受信する時間を計測
   し、この間の時間をライン１のデータに含まれている絶
   対時刻情報に基づいて絶対時刻に変換し、この間の時刻
   に予め定められたエフェメリスデータの更新時刻が含ま
   れていた場合、この更新時刻以前に受信したラインのデ
   ータを廃棄し、更新時刻以降に受信した前記廃棄したラ
   インと同じラインのデータで補完して一対のエフェメリ
   スデータを得て測位計算を行う衛星航法装置。
2. 【請求項２】 衛星から送信される航法データのライン
   １，２，３，４のデータを受信して一対のエフェメリス
   データを得るGLONASS 衛星航法システムを利用する衛星
   航法装置において、 受信した航法データのライン１，２，３，４のそれぞれ
   のデータを各々記憶するデータ記憶手段と、 時刻情報を得るための時計と、 この時計の時刻に基づいて前記各ラインのデータを収集
   した時刻を各々記憶する時刻記憶手段と、 前記ライン１，２，３，４の全てが収集された時に、各
   ライン間のデータ収集時刻差を計算する手段と、 ライン１に情報として含まれるフレーム先頭時刻と各ラ
   イン間のデータ収集時刻差とから各々のラインのデータ
   を収集した絶対時刻を計算する手段と、 各ラインのデータを収集した絶対時刻のうち、最古の時
   刻と最新の時刻とを抽出し、予め定められているGLONAS
   S のエフェメリスデータ更新時刻がこれら最古と最新の
   時刻の間に入っているか否かを比較する手段と、 エフェメリスデータ更新時刻が間に入ってない場合に、
   ライン１，２，３，４のデータを一対のエフェメリスデ
   ータとし、エフェメリスデータ更新時刻が間に入ってい
   る場合に、更新時刻以前に収集されたラインのデータを
   廃棄し、更新時刻以降に収集された同じラインのデータ
   で補完して一対のエフェメリスデータとて記憶する手段
   と、 を備えたことを特徴とする衛星航法装置。